关于Gzip压缩

一、Gzip

gzip是GNUzip的缩写，最早用于UNIX系统的文件压缩。HTTP协议上的gzip编码是一种用来改进web应用程序性能的技术，web服务器和客户端（浏览器）必须共同支持gzip。目前主流的浏览器，Chrome,firefox,IE等都支持该协议。常见的服务器如Apache，Nginx，IIS同样支持gzip。

gzip压缩比率在3到10倍左右，可以大大节省服务器的网络带宽。而在实际应用中，并不是对所有文件进行压缩，通常只是压缩静态文件。

那么客户端和服务器之间是如何通信来支持gzip的呢？通过图1我们可以很清晰的了解

图1 gzip工作原理图

1)浏览器请求url，并在request header中设置属性accept-encoding:gzip。表明浏览器支持gzip。

2)服务器收到浏览器发送的请求之后，判断浏览器是否支持gzip，如果支持gzip，则向浏览器传送压缩过的内容，不支持则向浏览器发送未经压缩的内容。一般情况下，浏览器和服务器都支持gzip，response headers返回包含content-encoding:gzip。

3)浏览器接收到服务器的响应之后判断内容是否被压缩，如果被压缩则解压缩显示页面内容。

下面以淘宝为例，验证一下开启gzip的效果。客户端（浏览器）请求http://www.taobao.com/。本次测试使用的浏览器为Chrome,打开控制台查看网络信息可以看到request headers中包含：accept-encoding:gzip, deflate, sdch，表明chrome浏览器支持这三种压缩。这里值得一提的是accept-encoding中添加的另外两个压缩方式deflate和sdch。deflate与gzip使用的压缩算法几乎相同，这里不再赘叙。sdch是Shared Dictionary Compression over HTTP的缩写，即通过字典压缩算法对各个页面中相同的内容进行压缩，减少相同的内容的传输。sdch是Google推出的，目前只在Google Chrome, Chromium 和Android中支持。图2为浏览器发送的request header。图3为服务器返回的response header。

图2 淘宝request header

图3 淘宝response header

通过图2以图3很明显可以看出网站支持gzip，那么当支持gzip之后，压缩效率如何体现呢？通常浏览器都有现成的插件检测gzip压缩效率，如firefoxd的YSlow插件。
还有一些测试工具，自己找一下

二、nginx启用gzip

Nginx的压缩输出有一组gzip压缩指令来实现。相关指令位于http{….}两个大括号之间，如下：

#打开gzip压缩
  gzip on;
  
  #不压缩临界值，大于1K的才压缩，一般不用改
  gzip_min_length 1k;
  
  #设置系统获取几个单位的缓存用于存储gzip的压缩结果数据流，这里设置以16k为单位的4倍申请内存
  gzip_buffers 4 16k;
  
  #默认为http 1.1，现在99.99%的浏览器基本上都支持gzip解压了，所有无需设置此项
  #gzip_http_version 1.0;
  
  #gzip压缩比，1 最小处理速度最快，9 最大但处理最慢（传输快但比较消耗cpu）
  gzip_comp_level 2;
  
  #要压缩的文件类型，注意"text/html"类型无论是否指定总是会被压缩的
  gzip_types text/plain application/x-javascript text/css application/xml text/javascript application/javascript application/x-httpd-php image/jpeg image/gif image/png;
  
  #on的话会在Header里增加"Vary: Accept-Encoding"，给代理服务器用的，有的浏览器支持压缩，有的不支持，所以避免浪费不支持的也压缩，所以根据客户端的HTTP头来判断，是否需要压缩
  #我这里的浏览器肯定支持gzip压缩，所以就不开启此功能了
  gzip_vary off;
  
  #IE6对Gzip不怎么友好，不给它Gzip压缩了
  gzip_disable "MSIE [1-6]\.";

三、tomcat启用gzip

目前大多数主流WEB中间件都支持GZIP压缩、下面以Tomcat 为例进行说明：
找到Tomcat 目录下的conf下的server.xml，并找到如下信息：

<Connector port = "8080" maxHttpHeaderSize = "8192" maxThreads = "150" minSpareThreads = "25"
              maxSpareThreads = "75" enableLookups = "false" redirectPort = "8443" acceptCount = "100"
              connectionTimeout = "20000" disableUploadTimeout = "true"
      将它改成如下的形式（其实在上面代码的下面已经有了，将他们打开而已。）：
      <Connector port="8080" maxHttpHeaderSize="8192" maxThreads="150" minSpareThreads="25"
             maxSpareThreads="75" enableLookups="false" redirectPort="8443" acceptCount="100"
             connectionTimeout="20000" disableUploadTimeout="true"
             compression="on" compressionMinSize="2048" noCompressionUserAgents="gozilla, traviata"
             compressableMimeType="text/html,text/xml" >
      这样，就能够对html和xml进行压缩了，如果要压缩css 和 js，那么需要将
           compressableMimeType=”text/html,text/xml”加入css和js：
           <Connector port="8080" ......... compressableMimeType="text/html,text/xml,text/css,text/javascript" >

四、java服务器启用gzip

java本身可以通过过滤器filter实现gzip压缩。下面提供一个gzip工具类：

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.zip.GZIPInputStream;
import java.util.zip.GZIPOutputStream;

public class GZIPUtils  {
    public static final String GZIP_ENCODE_UTF_8 = "UTF-8"; 
    public static final String GZIP_ENCODE_ISO_8859_1 = "ISO-8859-1";


    public static byte[] compress(String str, String encoding) {
        if (str == null || str.length() == 0) {
            return null;
        }
        ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
        GZIPOutputStream gzip;
        try {
            gzip = new GZIPOutputStream(out);
            gzip.write(str.getBytes(encoding));
            gzip.close();
        } catch ( Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return out.toByteArray();
    }

    public static byte[] compress(String str) throws IOException {  
        return compress(str, GZIP_ENCODE_UTF_8);  
    }

    public static byte[] uncompress(byte[] bytes) {
        if (bytes == null || bytes.length == 0) {
            return null;
        }
        ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
        ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(bytes);
        try {
            GZIPInputStream ungzip = new GZIPInputStream(in);
            byte[] buffer = new byte[256];
            int n;
            while ((n = ungzip.read(buffer)) >= 0) {
                out.write(buffer, 0, n);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return out.toByteArray();
    }

    public static String uncompressToString(byte[] bytes, String encoding) {  
        if (bytes == null || bytes.length == 0) {  
            return null;  
        }  
        ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();  
        ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(bytes);  
        try {
            GZIPInputStream ungzip = new GZIPInputStream(in);  
            byte[] buffer = new byte[256];  
            int n;  
            while ((n = ungzip.read(buffer)) >= 0) {  
                out.write(buffer, 0, n);  
            }  
            return out.toString(encoding);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    public static String uncompressToString(byte[] bytes) {  
        return uncompressToString(bytes, GZIP_ENCODE_UTF_8);  
    } 

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String s = "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa";
        System.out.println("字符串长度："+s.length());
        System.out.println("压缩后：："+compress(s).length);
        System.out.println("解压后："+uncompress(compress(s)).length);
        System.out.println("解压字符串后：："+uncompressToString(compress(s)).length());
    }
}

这里值得一提的是gzip的压缩率，并不是经过gzip压缩之后，所有文件都会变小。根据gzip使用的算法特性，代码相似率越大压缩效率越高。所以对于静态资源量非常大的网站，开启gzip可节省大量流量，而同时gzip的应用远不止提高web性能,Android，IOS底层网络请求同样可用。